KR101775510B1 - 실내 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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영남대학교 산학협력단
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Abstract

실내 위치 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치는, 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 신호 세기 측정부, 방위각을 측정하는 방위각 측정부, 상기 방위각을 기준으로 복수의 방향에 대한 상기 실내 공간의 구조 정보를 획득하는 구조 정보 획득부, 서버로부터 상기 실내 공간에 대한 레이아웃(layout) 정보, 상기 신호의 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신하는 통신부 및 상기 레이아웃(layout) 정보, 상기 거리별 신호 세기 패턴 및, 상기 신호의 세기, 상기 방위각, 상기 구조 정보에 기초하여 현재 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함한다.

Description

실내 위치 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING INDOOR POSITION}
본 발명의 실시예들은 실내 위치 측정 기술과 관련된다.
종래 WiFi 신호 기반으로 실내에서 위치를 결정하기 위해 다양한 방식의 위치 측정 기술들이 제시되어 왔다.
종래 기술의 예로, 복도와 같은 환경에서 일렬로 나열된 AP로부터의 신호 세기를 검출하여 가장 가까운 AP의 결정과 그 거리를 추정하여, 이동체의 위치를 결정하는 방식이 있다. 그러나, 이 방식은 복도와 같이 좁고 길게 형성된 실내환경에서 위치를 추정할 수 있으나, 가로-세로 크기가 큰 오픈 된 공간에서의 위치결정이 어렵다는 문제점이 있다.
종래 기술의 다른 예로, 오픈 된 실내환경에서 이동체의 위치를 추정하기 위해, 복수개의 AP를 적절한 배치로 전개하여, 최소 3개 이상의 가까운 복수개의 참조 AP들을 선정하고, 각 AP와 이동체 간의 거리를 측정하고, 이들 계산된 거리를 기반으로 삼각측량법에 의한 위치를 결정하는 방식이 있다. 그러나, WiFi 신호 자체가 주위환경 변화에 따라 달라질 수 있고, 동일 기종의 AP간에서도 거리에 따른 측정 신호 패턴이 달라질 수 있으며, 온도, 습도, 시간, 장애물 유무 등 실내환경의 변화에 따라 동일 AP에서 송출되는 신호의 패턴이 변화할 수 있다. 따라서 WiFi 신호 세기에 따른 거리 측정시 에러가 발생하고, 3개의 거리 신호 에러가 복합될 시에는 그 에러가 증폭되어 나타난다. 따라서 위치측정에 5x5m 정방형 실내에서도 1m이상의 상당한 에러가 측정된다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0007162호(2016. 01. 20. 공개)
본 발명의 실시예들은 실내 위치 측정을 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치는, 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 신호 세기 측정부, 방위각을 측정하는 방위각 측정부, 상기 방위각을 기준으로 복수의 방향에 대한 상기 실내 공간의 구조 정보를 획득하는 구조 정보 획득부, 서버로부터 상기 실내 공간에 대한 레이아웃(layout) 정보, 상기 신호의 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신하는 통신부 및 상기 레이아웃(layout) 정보, 상기 거리별 신호 세기 패턴 및, 상기 신호의 세기, 상기 방위각, 상기 구조 정보에 기초하여 현재 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함한다.
상기 구조 정보는, 상기 복수의 방향에 위치한 장애물의 거리 및 상기 복수의 방향에 대한 영상을 포함할 수 있다.
상기 위치 판단부는, 상기 신호의 세기와 상기 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여 상기 각 액세스 포인트와의 거리를 결정하고, 상기 각 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 각 액세스 포인트와의 거리에 기초하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 판단하는 제1 판단부 및 상기 방위각 및 상기 구조 정보와 상기 레이아웃 정보를 비교하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 판단하는 제2 판단부를 포함할 수 있다.
상기 거리별 신호 세기 패턴은, 날짜, 시간, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴일 수 있다.
상기 실내 위치 측정 장치는 상기 환경 정보를 수집하는 환경 정보 수집부를 더 포함하고, 상기 통신부는, 상기 수집된 환경 정보를 상기 서버로 전송하여, 상기 수집된 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 수신할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 수집된 환경 정보, 상기 측정된 신호 세기 정보 및 상기 판단된 현재 위치를 상기 서버로 전송하고, 상기 거리별 신호 세기 패턴은 상기 전송된 환경 정보, 신호 세기 정보 및 현재 위치에 기초하여 갱신될 수 있다.
상기 위치 판단부는, 특정 방향에서 수집된 구조 정보가 상기 레이아웃 정보와 일치하지 않는 경우, 상기 특정 방향에서 수집된 구조 정보를 상기 통신부를 통해 상기 서버로 전송하고, 상기 레이아웃 정보는, 상기 전송된 구조 정보에 기초하여 갱신될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 방법은, 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 단계, 방위각을 측정하는 단계, 상기 방위각을 기준으로 복수의 방향에 대한 상기 실내 공간의 구조 정보를 획득하는 단계, 서버로부터 상기 실내 공간에 대한 레이아웃(layout) 정보, 상기 신호의 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신하는 단계 및 상기 레이아웃(layout) 정보, 상기 거리별 신호 세기 패턴 및, 상기 신호의 세기, 상기 방위각, 상기 구조 정보에 기초하여 현재 위치를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 구조 정보는, 상기 복수의 방향에 위치한 장애물의 거리 및 상기 복수의 방향에 대한 영상을 포함할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 상기 신호의 세기와 상기 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여 상기 각 액세스 포인트와의 거리를 결정하는 단계, 상기 각 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 각 액세스 포인트와의 거리에 기초하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 판단하는 단계 및 상기 방위각 및 상기 구조 정보와 상기 레이아웃 정보를 비교하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 거리별 신호 세기 패턴은, 날짜, 시간, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴일 수 있다.
상기 실내 위치 측정 방법은, 상기 환경 정보를 수집하는 단계 및 상기 수집된 환경 정보를 상기 서버로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 수신하는 단계는 상기 수집된 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 수신할 수 있다.
전송하는 단계는, 상기 수집된 환경 정보, 상기 측정된 신호 세기 정보 및 상기 판단된 현재 위치를 상기 서버로 전송하고, 상기 거리별 신호 세기 패턴은 상기 전송된 환경 정보, 신호 세기 정보 및 현재 위치에 기초하여 갱신될 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 특정 방향에서 수집된 구조 정보가 상기 레이아웃 정보와 일치하지 않는 경우, 상기 특정 방향에서 수집된 구조 정보를 상기 서버로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 레이아웃 정보는, 상기 전송된 구조 정보에 기초하여 갱신될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실내 공간 내에 설치된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴과 실내 공간의 레이아웃 정보에 기초하여 실내 위치를 판단함으로써, 위치 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 환경 변화에 따라 변동되는 액세스 포인트의 신호 세기 변화 패턴을 고려함으로써, 환경 변화에 따라 변동하는 액세스 포인트의 신호 세기에 기인한 오차를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단부의 구성도
도 3은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치의 구성도
도 4는 동일한 기종의 액세스 포인트들 사이의 거리별 신호 세기 패턴의 차이를 나타낸 예시도
도 5는 환경 정보에 따른 특정 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴의 예시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 판단의 일 예를 설명하기 위한 예시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 판단의 다른 예를 설명하기 위한 예시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 방법의 순서도
도 9는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 실내 위치 측정 방법의 순서도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, “포함” 또는 “구비”와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치(100)는 신호 세기 측정부(110), 방위각 측정부(120), 구조 정보 획득부(130), 통신부(140) 및 위치 판단부(150)를 포함한다.
실내 위치 측정 장치(100)는 실내 공간 내에서 이동하는 이동체의 위치를 측정하기 위한 것으로, 예를 들어, 이동체에 포함된 일 구성으로 구현될 수 있다.
이때, 이동체는 실내 공간 내에서 스스로 이동하거나 사람이 소지하여 이동할 수 있는 다양한 형태의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동체는 스마트 폰, 태블릿 PC, 랩톱 PC, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(potrable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 단말, 자율 이동 로봇 등을 포함할 수 있다.
신호 세기 측정부(110)는 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기(RSSI)를 측정한다.
이때, 복수의 액세스 포인트는 Wi-Fi, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee)등과 같은 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 이동체가 무선 통신 네트워크에 액세스하는 것을 가능하도록 하기 위한 장치이다.
구체적으로, 신호 세기 측정부(110)는 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호에 포함된 액세스 포인트의 식별 정보(예를 들어, MAC 주소)에 기초하여 신호를 전송한 액세스 포인트를 식별하고, 수신된 신호의 세기를 측정할 수 있다.
방위각 측정부(120)는 현재 위치에서 이동체의 방위각을 측정한다. 예를 들어, 방위각 측정부(120)는 이동체에 구비된 지자기 센서에 의해 측정된 값을 이용하여 현재 위치에서 이동체의 방위각을 결정할 수 있다.
구조 정보 획득부(130)는 방위각 측정부(120)에서 측정된 방위각에 기초하여 기준 방향을 설정하고, 설정된 기준 방향을 기준으로 복수의 방향에 대한 실내 공간의 구조 정보를 획득한다.
이때, 기준 방향은 예를 들어, 방위각 측정부(120)에 의해 측정된 방위각의 방향일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구조 정보 획득부(130)는 방위각 측정부(120)에 의해 측정된 방위각에 기초하여 진북 방향을 기준 방향으로 설정하는 등 다양한 방식으로 기준 방향을 설정할 수 있다.
한편, 실내 공간의 구조 정보는 예를 들어, 설정된 기준 방향을 기준으로 특정 방향에 위치한 장애물과의 거리 및 해당 특정 방향에 대한 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적인 예로, 구조 정보 획득부(230)는 이동체에 구비된 레이저 거리 측정 센서, 초음파 거리 측정 센서 등을 이용하여, 설정된 기준 방향을 기준으로 90도 및 -180도 방향에 위치하는 장애물과의 거리를 측정할 수 있다. 이때, 장애물은 예를 들어, 벽, 창문 등과 같은 실내 공간의 구조물, 실내 공간에 배치된 컴퓨터, TV, 가구 등을 포함할 수 있다.
또한, 구조 정보 획득부(130)는 이동체에 구비된 카메라를 이용하여 설정된 기준 방향을 기준으로 90도 및 -180도 방향의 영상을 획득할 수 있다.
통신부(140)는 서버로부터 실내 공간에 대한 레이아웃(layout) 정보, 신호 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신한다.
이때, 실내 공간에 대한 레이아웃 정보는 예를 들어, 실내 공간 전체에 대한 구성도, 실내 공간에 포함된 하나 이상의 방 각각에 대한 크기 정보, 방위각 정보, 장애물 위치 정보 및 영상 정보 등을 포함할 수 있다.
한편, 거리별 신호 세기 패턴은 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이 액세스 포인트로부터의 거리에 따른 각 액세스 포인트 신호의 세기 변화를 의미할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 예는 동일한 기종의 액세스 포인트들(AP 1, AP 2, AP 3) 사이의 거리별 신호 세기 패턴의 차이를 나타내며, 가로축은 액세스 포인트로부터의 거리, 세로축은 액세스 포인트로부터 수신되는 신호 세기를 나타낸다.
위치 판단부(150)는 서버로부터 수신된 레이아웃 정보, 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보와 신호 세기 측정부(110)에 의해 측정된 액세스 포인트의 신호 세기, 방위각 및 구조 정보에 기초하여 이동체의 현재 위치를 판단한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 판단부(150)는 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴과 신호 세기 측정부(110)에 의해 측정된 신호 세기를 비교하여, 각 액세스 포인트와의 거리를 결정하고, 결정된 각 액세스 포인트와의 거리와 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트의 위치 정보를 이용한 삼각 측량법으로 이동체의 현재 위치를 1차적으로 판단할 수 있다.
이후, 위치 판단부(150)는 방위각 측정부(120)에 의해 측정된 방위각 및 구조 정보 획득부(130)에 의해 획득된 구조 정보와 서버로부터 수신된 레이아웃 정보를 이용하여 이동체의 현재 위치를 최종적으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 판단부(150)는 이동체의 현재 위치가 최종적으로 판단된 경우, 최종적으로 판단된 위치 정보와 신호 세기 측정부(110)에 의해 측정된 각 액세스 포인트의 신호 세기 정보를 통신부(140)를 통해 서버로 전송하여 서버에 저장된 각 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴이 갱신되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 판단부(150)는 이동체의 현재 위치가 최종적으로 판단된 경우, 구조 정보 획득부(130)에 의해 획득된 특정 방향에 대한 구조 정보 중 서버로부터 수신된 레이아웃 정보와 일치하지 않는 정보가 있는 경우, 통신부(140)를 통해 해당 구조 정보를 최종적으로 판단된 위치 정보와 함께 서버로 전송하여 서버에 저장된 레이아웃 정보가 갱신되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단부(150)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단부(150)는 제1 판단부(151) 및 제2 판단부(152)를 포함한다.
제1 판단부(151)는 신호 세기 측정부(110)에서 측정된 각 액세스 포인트의 신호 세기와 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여 각 액세스 포인트와의 거리를 결정하고, 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트의 위치 정보 및 각 액세스 포인트와의 거리에 기초하여 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 결정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 판단부(151)는 신호 세기가 측정된 액세스 포인트들 중 측정된 신호 세기가 가장 강한 3개의 액세스 포인트를 선정할 수 있다. 이후, 제1 판단부(151)는 선정된 각 액세스 포인트의 신호 세기와 서버로부터 수신된 해당 각 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여 각 액세스 포인트와의 거리를 결정할 수 있다. 이후, 제1 판단부(151)는 결정된 각 액세스 포인트와의 거리와 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트의 위치 정보를 이용하여 삼각 측량법으로 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 결정할 수 있다.
제2 판단부(152)는 방위각 측정부(120)에 의해 측정된 방위각, 구조 정보 획득부(130)에 의해 획득된 구조 정보 및 서버로부터 수신된 레이아웃 정보를 비교하여 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 제2 판단부(152)는 서버로부터 수신된 실내 공간에 대한 레이아웃 정보에 기초하여, 제1 판단부(151)에서 1차적으로 결정된 현재 위치에 해당하는 방을 결정할 수 있다.
이후, 제2 판단부(152)는 방위각 측정부(120)에 의해 측정된 방위각 및 구조 정보 획득부(130)에 의해 복수의 방향에서 획득된 구조 정보와 결정된 방에 대한 레이아웃 정보를 비교하여 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 구조 정보 획득부(130)에서 진북 방향을 기준으로, 90도와 -180도 방향에 위치한 장애물의 거리가 측정된 것으로 가정하면, 제2 판단부(152)는 결정된 방에 대한 레이아웃 정보 중 진북 방향을 기준으로 90도와 -180도 방향에 위치한 장애물의 위치 정보와 구조 정보 획득부(130)에서 측정된 90도와 -180도 방향에 위치한 장애물의 거리를 비교하여 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 결정할 수 있다.
이때, 추가적으로, 구조 정보 획득부(130)에서 진북 방향을 기준으로, 90도와 -180도 방향의 영상이 획득된 것으로 가정하면, 제2 판단부(152)는 결정된 방에 대한 레이아웃 정보 중 진북 방향을 기준으로 90도와 -180도 방향에 대한 영상 정보와 구조 정보 획득부(230)에서 획득된 영상을 비교하여 일치 여부를 판단할 수 있다.
한편, 액세스 포인트의 신호 세기는 주위 환경 변화나 동일 채널에서의 신호사용 상황 등에 따라 달라질 수 있으므로, 제1 판단부(151)에서 1차적으로 판단된 이동체의 현재 위치는 수십 cm 내지 수 m의 오차가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 판단부(152)는 서버로부터 수신된 실내 공간에 대한 레이아웃 정보와 제1 판단부(151)에서 1차적으로 결정된 현재 위치를 비교하여, 현재 위치가 방과 방사이의 경계로부터 기 설정된 오차 범위 내에 있다고 판단된 경우, 방위각 측정부(120)에 의해 측정된 방위각 및 구조 정보 획득부(130)에서 획득된 구조 정보와 두 방에 대한 레이아웃 정보를 비교하여 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치(300)의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 실내 위치 측정 장치(300)는 신호 세기 측정부(310), 방위각 측정부(320), 구조 정보 획득부(330), 통신부(340), 위치 판단부(350) 및 환경 정보 수집부(360)를 포함한다.
도 3에 도시된 예에서, 신호 세기 측정부(310), 방위각 측정부(320), 구조 정보 획득부(330), 통신부(340) 및 위치 판단부(350)는 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성이므로, 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
환경 정보 수집부(360)는 현재 위치에서 환경 정보를 수집할 수 있다. 이때, 수집되는 환경 정보는 예를 들어, 날짜, 시간, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 환경 정보 수집부(360)는 이동체에 구비된 온도 측정 센서, 습도 측정 센서 등으로부터 측정된 값으로부터 현재 온도 및 습도를 수집할 수 있다.
또한, 환경 정보 수집부(360)는 예를 들어, 이동체에 구비된 타이머로부터 날짜 및 시간을 수집하여 현재 날짜 및 시간을 수집할 수 있다.
한편, 통신부(340)는 환경 정보 수집부(360)에서 수집된 환경 정보를 서버로 전송하여, 수집된 환경 정보에 대한 각 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴을 수신할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버는 기 수집된 실내 공간의 환경 정보 및 해당 환경 정보 하에서 측정된 각 액세스 포인트들의 신호 세기에 기초하여 각 액세스 포인트의 신호 세기 패턴을 각 환경 정보에 따라 계층적으로 분류하고, 계층적으로 분류된 각 액세스 포인트의 신호 세기 패턴의 대표 값을 추출하여 기계학습을 통해 환경 정보에 따른 각 액세스 포인트의 신호 세기 패턴 모델을 생성할 수 있다.
이 경우, 서버는 실내 위치 측정 장치(300)의 통신부(340)로부터 수신된 환경 정보를 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 모델에 적용하여, 수신된 환경 정보에 대한 각 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴을 도출하고, 도출된 거리별 신호 세기 패턴을 통신부(340)로 전송할 수 있다.
구체적으로, 도 5는 특정 액세스 포인트에 대한 환경 정보에 따른 거리별 신호 세기 패턴의 예이다.
구체적으로, 도 5에 도시된 예에서, 가로축은 액세스 포인트로부터의 거리를 나타내며, 세로축은 액세스 포인트로부터 수신되는 신호 세기를 나타낸다.
도 5에 도시된 예와 같이 서버는 실내 위치 측정 장치(300)에 의해 환경 정보(환경 정보 1, 환경 정보 2 또는 환경 정보 3)에 따라 대응되는 거리별 신호 세기 패턴을 실내 위치 측정 장치(300)로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신부(340)는 위치 판단부(350)에 의해 판단된 최종 위치, 신호 세기 측정부(310)에 의해 측정된 각 액세스 포인트의 신호 세기 정보 및 환경 정보 수집부(360)에 의해 수집된 환경 정보를 서버로 전송할 수 있으며, 서버는 수신된 정보를 학습 데이터로 이용하여 각 액세스 포인트에 대한 신호 세기 패턴 모델을 갱신할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 실내 위치 측정 장치(100, 300)의 각 구성은 하나 이상의 프로세서 및 그 프로세서와 연결된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 포함하는 컴퓨팅 장치 상에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로세서의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 컴퓨팅 장치 내의 프로세서는 각 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에서 기술되는 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에 기술되는 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 판단의 일 예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6에서는 실내 공간이 두 개의 방으로 구성되어 있고, 이동체(600)가 Room 1에 위치하고 있다고 가정한다.
도 6을 참조하면, 이동체(600)는 AP 1 내지 AP 4로부터 전송되는 신호를 수신하여, 수신된 신호의 세기를 측정할 수 있다.
또한, 이동체(600)는 현재 위치에서 방위각을 측정하고, 측정된 방위각에 기초하여 기준 방향(예를 들어, 진북 방향)을 설정할 수 있다. 이후, 이동체(600)는 설정된 기준 방향을 기준으로 복수의 방향(도시된 예에서는 동쪽과 남쪽 방향)에서 장애물과의 거리를 측정할 수 있다.
한편, AP 1, AP 2, AP 3의 순서대로 측정된 신호의 세기가 강한 것으로 가정하면, 이동체(600)는 서버로부터 AP1, AP2, AP3에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신할 수 있다.
이때, 실시예에 따라, 이동체(600)는 환경 정보를 수집하여 수집된 환경 정보를 서버로 전송할 수 있으며, 이 경우, 서버로부터 수신되는 AP1, AP2, AP3에 대한 거리별 신호 세기 패턴은 수집된 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴일 수 있다.
이후, 이동체(600)는 측정된 AP 1, AP 2 및 AP 3 각각의 신호 세기와 서버로부터 수신된 AP 1, AP 2 및 AP 3의 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여, AP 1, AP 2 및 AP 3 각각과 이동체(600) 사이의 거리를 결정할 수 있다.
이후, 이동체(600)는 결정된 AP 1, AP 2 및 AP 3 각각과 이동체(600) 사이의 거리와 서버로부터 수신된 AP 1, AP 2 및 AP 3의 위치 정보를 이용한 삼각 측량법으로 현재 위치를 1차적으로 판단할 수 있다.
이후, 이동체(600)는 서버로부터 실내 공간에 대한 레이아웃 정보를 수신하고, 수신된 레이아웃 정보와 1차적으로 판단된 현재 위치를 비교하여 Room 1에 위치하고 있음을 판단할 수 있다.
이후, 이동체(600)는 Room 1에 대한 레이아웃 정보와 동쪽과 남쪽 방향에서 측정된 장애물과의 거리를 이용하여 최종 위치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 이동체(600)는 Room 1에 대한 레이아웃 정보로부터 진북 방향을 기준으로, 동쪽과 남쪽에 배치된 장애물(도시된 예에서는 벽)의 위치를 파악할 수 있으며, 판단된 장애물의 위치와 동쪽과 남쪽 방향에서 측정된 장애물과의 거리를 이용하여 현재 위치를 최종적으로 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 판단의 다른 예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7에서는 실내 공간이 세 개의 방으로 구성되어 있고, 이동체(700)가 Room B에 위치하고 있다고 가정한다.
도 7을 참조하면, 이동체(700)는 AP 1 내지 AP 6으로부터 전송되는 신호를 수신하여, 수신된 신호의 세기를 측정할 수 있다.
또한, 이동체(700)는 현재 위치에서 방위각을 측정하고, 측정된 방위각에 따라 기준 방향(예를 들어, 진북 방향)을 설정할 수 있다. 이후, 이동체(700)는 설정된 기준 방향을 기준으로 복수의 방향(도시된 예에서는 동쪽과 남쪽 방향)에서 장애물과의 거리를 측정할 수 있다.
한편, AP 4, AP 3, AP 6의 순서대로 측정된 신호의 세기가 강한 것으로 가정하면, 이동체(700)는 서버로부터 AP 3, AP 4, AP 6에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신할 수 있다.
이때, 실시예에 따라, 이동체(700)는 환경 정보를 수집하여 수집된 환경 정보를 서버로 전송할 수 있으며, 이 경우, 서버로부터 수신되는 AP 3, AP 4, AP 6에 대한 거리별 신호 세기 패턴은 수집된 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴일 수 있다.
이후, 이동체(700)는 측정된 AP 3, AP 4 및 AP 6 각각의 신호 세기와 서버로부터 수신된 AP 3, AP 4 및 AP 6의 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여, AP 3, AP 4 및 AP 6 각각과 이동체(700) 사이의 거리를 결정할 수 있다.
이후, 이동체(700)는 결정된 AP 3, AP 4, AP 6 각각과 이동체(700) 사이의 거리와 서버로부터 수신된 AP 3, AP 4, AP 6의 위치 정보를 이용한 삼각 측량법으로 현재 위치를 1차적으로 판단할 수 있다.
이후, 이동체(700)는 서버로부터 실내 공간에 대한 레이아웃 정보를 수신하고, 수신된 레이아웃 정보와 1차적으로 판단된 현재 위치를 비교하여 이동체가 현재 위치한 방을 판단할 수 있다.
이때, 이동체가 Room B와 Room C의 경계 부근에 위치하고 있으므로, 1차적으로 판단된 현재 위치에 따라 이동체(700)가 위치하고 있는 방을 결정하는 경우, Room C에 있는 것으로 잘못 판단될 가능성이 존재한다.
따라서, 이동체(700)는 실내 공간에 대한 레이아웃 정보와 1차적으로 판단된 현재 위치를 비교하여 1차적으로 판단된 현재 위치가 Room B와 Room C의 경계로부터 기 설정된 오차 범위 내에 있는 것으로 판단된 경우, Room B 및 Room C에 대한 레이아웃 정보와 동쪽과 남쪽 방향에서 측정된 장애물과의 거리를 이용하여 최종 위치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 이동체(700)는 Room B 및 Room C에 대한 레이아웃 정보로부터 Room B 및 Room C 각각에서 진북 방향을 기준으로 동쪽과 남쪽에 배치된 장애물(도시된 예에서는 벽)의 위치를 파악할 수 있으며, 판단된 장애물의 위치와 동쪽과 남쪽 방향에서 측정된 장애물과의 거리를 이용하여 현재 위치를 최종적으로 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 이상 감지 방법의 순서도이다.
도 8에 도시된 방법은 예를 들어, 도 1에 도시된 실내 거리 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 실내 거리 측정 장치(100)는 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정한다(810).
이후, 실내 거리 측정 장치(100)는 현재 위치에서 방위각을 측정한다(820).
이후, 실내 거리 측정 장치(100)는 복수의 방향에 대한 실내 공간의 구조 정보를 획득한다(830).
이후, 실내 거리 측정 장치(100)는 서버로부터 실내 공간에 대한 레이아웃 정보, 신호 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신한다(840).
이후, 실내 거리 측정 장치(100)는 수신된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴과 측정된 각 액세스 포인트의 신호 세기를 비교하여 각 액세스 포인트와의 거리를 결정한다(850).
이후, 실내 거리 측정 장치(100)는 결정된 각 액세스 포인트와의 거리와 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트의 위치 정보에 기초하여 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 판단한다(860).
이후, 실내 거리 측정 장치(100)는 측정된 방위각 및 복수의 방향에서 획득된 실내 공간의 구조 정보와 서버로부터 수신된 레이아웃 정보를 비교하여 현재 위치를 최종적으로 판단한다(870).
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 거리 측정 장치(100)는 현재 위치가 최종적으로 판단된 경우, 판단된 최종 위치와 810 단계에서 측정된 신호의 세기를 서버로 전송할 수 있으며, 서버는 실내 거리 측정 장치(100)에 의해 전송된 최종 위치와 및 신호의 세기에 기초하여 저장된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 갱신할 수 있다.
도 9는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 시스템 이상 감지 방법의 순서도이다.
도 9에 도시된 방법은 예를 들어, 도 3에 도시된 실내 거리 측정 장치(300)에 의해 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 실내 거리 측정 장치(300)는 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정한다(910).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 현재 위치에서 방위각을 측정한다(920).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 복수의 방향에 대한 실내 공간의 구조 정보를 획득한다(930).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 현재 위치에서 환경 정보를 수집한다(940).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 측정된 신호의 세기와 획득된 환경 정보를 서버로 전송한다(950).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 서버로부터 전송된 환경 정보에 따른 각 액세스 포인트의 거리별 신호 세기 패턴, 각 액세스 포인트의 위치 정보 및 실내 공간의 레이아웃 정보를 수신한다(960).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 수신된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴과 측정된 각 액세스 포인트의 신호 세기를 비교하여 각 액세스 포인트와의 거리를 결정한다(970).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 결정된 각 액세스 포인트와의 거리와 서버로부터 수신된 각 액세스 포인트의 위치 정보에 기초하여 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 판단한다(980).
이후, 실내 거리 측정 장치(300)는 측정된 방위각 및 복수의 방향에서 획득된 실내 공간의 구조 정보와 서버로부터 수신된 레이아웃 정보를 비교하여 현재 위치를 최종적으로 판단한다(990).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 거리 측정 장치(300)는 특정 방향에서 획득된 구조 정보가 수신된 레이아웃 정보와 일치하지 않는 경우, 해당 특정 방향에서 수집된 구조 정보를 서버로 전송할 수 있다. 이 경우, 서버는 실내 거리 측정 장치(300)로부터 수신된 구조 정보에 기초하여 저장된 실내 공간의 레이아웃 정보를 갱신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 거리 측정 장치(300)는 현재 위치가 최종적으로 판단된 경우, 판단된 최종 위치를 서버로 전송할 수 있으며, 서버는 실내 거리 측정 장치(300)에 의해 전송된 최종 위치와 950 단계에서 전송된 신호의 세기 및 환경 정보에 기초하여 저장된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 갱신할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.한편, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 기술한 방법들을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나, 또는 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상적으로 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체, 플로피 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 300: 실내 위치 측정 장치
110, 310: 신호 세기 측정부
120, 320: 방위각 측정부
130, 330: 구조 정보 획득부
140, 340: 통신부
150, 350: 위치 판단부
151: 제1 판단부
152: 제2 판단부
360: 환경 정보 수집부
600, 700: 이동체

Claims (14)

  1. 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 신호 세기 측정부;
    방위각을 측정하는 방위각 측정부;
    상기 방위각을 기준으로 복수의 방향에 대한 상기 실내 공간의 구조 정보를 획득하는 구조 정보 획득부;
    서버로부터 상기 실내 공간에 대한 레이아웃(layout) 정보, 상기 신호의 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 레이아웃(layout) 정보, 상기 거리별 신호 세기 패턴, 상기 위치 정보, 상기 신호의 세기, 상기 방위각 및 상기 구조 정보에 기초하여 현재 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함하고,
    상기 거리별 신호 세기 패턴은 액세스 포인트로부터의 거리에 따른 액세스 포인트 신호의 세기 변화를 나타내는 실내 위치 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조 정보는, 상기 복수의 방향에 위치한 장애물의 거리 및 상기 복수의 방향에 대한 영상을 포함하는 실내 위치 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 판단부는, 상기 신호의 세기와 상기 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여 상기 각 액세스 포인트와의 거리를 결정하고, 상기 각 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 각 액세스 포인트와의 거리에 기초하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 판단하는 제1 판단부; 및
    상기 방위각 및 상기 구조 정보와 상기 레이아웃 정보를 비교하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 판단하는 제2 판단부를 포함하는 실내 위치 측정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리별 신호 세기 패턴은, 날짜, 시간, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴인 실내 위치 측정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 환경 정보를 수집하는 환경 정보 수집부를 더 포함하고,
    상기 통신부는, 상기 수집된 환경 정보를 상기 서버로 전송하여, 상기 수집된 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 수신하는 실내 위치 측정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 수집된 환경 정보, 상기 측정된 신호 세기 정보 및 상기 판단된 현재 위치를 상기 서버로 전송하고,
    상기 거리별 신호 세기 패턴은 상기 전송된 환경 정보, 신호 세기 정보 및 현재 위치에 기초하여 갱신되는 실내 위치 측정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 판단부는, 특정 방향에서 수집된 구조 정보가 상기 레이아웃 정보와 일치하지 않는 경우, 상기 특정 방향에서 수집된 구조 정보를 상기 통신부를 통해 상기 서버로 전송하고,
    상기 레이아웃 정보는, 상기 전송된 구조 정보에 기초하여 갱신되는 실내 위치 측정 장치.
  8. 실내 공간에 배치된 복수의 액세스 포인트 중 적어도 일부로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 단계;
    방위각을 측정하는 단계;
    상기 방위각을 기준으로 복수의 방향에 대한 상기 실내 공간의 구조 정보를 획득하는 단계;
    서버로부터 상기 실내 공간에 대한 레이아웃(layout) 정보, 상기 신호의 세기가 측정된 각 액세스 포인트에 대한 거리별 신호 세기 패턴 및 위치 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 레이아웃(layout) 정보, 상기 거리별 신호 세기 패턴, 상기 위치 정보, 상기 신호의 세기, 상기 방위각 및 상기 구조 정보에 기초하여 현재 위치를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 거리별 신호 세기 패턴은 액세스 포인트로부터의 거리에 따른 액세스 포인트 신호의 세기 변화를 나타내는 실내 위치 측정 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 구조 정보는, 상기 복수의 방향에 위치한 장애물의 거리 및 상기 복수의 방향에 대한 영상을 포함하는 실내 위치 측정 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 판단하는 단계는, 상기 신호의 세기와 상기 거리별 신호 세기 패턴을 비교하여 상기 각 액세스 포인트와의 거리를 결정하는 단계;
    상기 각 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 각 액세스 포인트와의 거리에 기초하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 1차적으로 판단하는 단계; 및
    상기 방위각 및 상기 구조 정보와 상기 레이아웃 정보를 비교하여 상기 실내 공간에서 현재 위치를 최종적으로 판단하는 단계를 포함하는 실내 위치 측정 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 거리별 신호 세기 패턴은, 날짜, 시간, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴인 실내 위치 측정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 환경 정보를 수집하는 단계; 및
    상기 수집된 환경 정보를 상기 서버로 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 수신하는 단계는 상기 수집된 환경 정보에 대한 거리별 신호 세기 패턴을 수신하는 실내 위치 측정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    전송하는 단계는, 상기 수집된 환경 정보, 상기 측정된 신호 세기 정보 및 상기 판단된 현재 위치를 상기 서버로 전송하고,
    상기 거리별 신호 세기 패턴은 상기 전송된 환경 정보, 신호 세기 정보 및 현재 위치에 기초하여 갱신되는 실내 위치 측정 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 판단하는 단계는, 특정 방향에서 수집된 구조 정보가 상기 레이아웃 정보와 일치하지 않는 경우, 상기 특정 방향에서 수집된 구조 정보를 상기 서버로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 레이아웃 정보는, 상기 전송된 구조 정보에 기초하여 갱신되는 실내 위치 측정 방법.
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